【正文】 1 摘要 果汁廢水主要來自沖洗水果、粉碎、榨汁等工序，罐裝工段的洗瓶、滅菌、破瓶損耗和地面沖洗等環(huán)節(jié)。廢水中含有較高濃度的糖類、果膠、果渣及水溶物和纖維素、果酸、單寧、礦物鹽等。果汁廢水中含有的糖類主要為果糖、葡萄糖、蔗糖，三者所占的比例為 2： 1：，不同的生產(chǎn)工藝階段，所產(chǎn)生的廢水 具有不同的特點(diǎn)，即使在同一階段，廢水水質(zhì)也因產(chǎn)品不同而差異較大 本文介紹了有關(guān) UASB+SBR 的處理流程和設(shè)計的計算、調(diào)節(jié)池、 UASB 池、 SBR 池、污泥濃縮池等進(jìn)行了精細(xì)的設(shè)計和計算。并對主要構(gòu)筑物 UASB 池、 SBR 池做了詳細(xì)的說明。 UASB+SBR 處理高濃度有機(jī)廢水，其關(guān)鍵是培養(yǎng)出沉降性能良好的厭氧顆粒污泥。采用此工藝，不但使處理流程簡潔，也節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用，在降低廢水濃度的同時，還可以回收在處理過程中所產(chǎn)沼氣作為能源的利用。以便我為進(jìn)一步探討效益資源型處理技術(shù)提供借鑒。 關(guān)鍵字 ： 高濃度廢水 廢水處理 UASB SBR 沼氣回收 2 第一章 概述 一．果汁廢水特點(diǎn) 果汁廢水構(gòu)成 企業(yè)廢水組成較為復(fù)雜，一般都有十多種廢水需要處理，他們是：洗果排放水、 設(shè)備清洗廢水、消毒清洗廢水、果汁冷凝水、設(shè)備冷卻水、空調(diào)冷卻水、設(shè)備外部清洗水、地面清洗水及其他排放廢水。 主要廢水水質(zhì)描述 ⑴、生產(chǎn)廢水總排放池出口水質(zhì)濃度，隨企業(yè)的設(shè)備、工藝、管理的差異排水水質(zhì)有較大波動。 (2)、生產(chǎn)設(shè)備清洗廢水：清洗廢水周期性集中排水，對污水處理設(shè)施有較大沖擊，一般需將清洗設(shè)備的高濃度酸堿水、消毒水等先做預(yù)處理（中和），然后再排入污水處理系統(tǒng)。 ⑶、超濾反沖產(chǎn)生的濃廢水（鍋底水）：其中固形物占 58%，每天排放約 2535t， COD 濃度 6000080000mg/L,個別情 況達(dá)到 10 萬 mg/L以上。需單獨(dú)預(yù)處理后出水再可引入污水站系統(tǒng)，進(jìn)行集中處理。 ⑷、消毒廢水：設(shè)備清洗后需要消毒，消毒廢水若直接排入污水處理系統(tǒng)，因其含有殺菌劑，將抑制生化過程的進(jìn)行，導(dǎo)致微生物不能存活，所以這部分廢水在直接排入生化系統(tǒng)前，需要在調(diào)節(jié)池中進(jìn)行專門的處理，以保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。 ⑸、果汁冷凝水：該水為稀果汁濃縮單元產(chǎn)生的廢水，水量較大，清澈透明，一般認(rèn)為無污染，但分析證實該水 COD 為 20212500 mg/L，感官雖好，但污染較重。處理工藝只能用厭氧、好氧兩級工藝。 ⑹、洗果排放水：該部分廢 水排放量及排放水質(zhì)各企業(yè)差別較大，就目前各企業(yè)的排放情況來看，此部分廢水懸浮物很大、含泥量很高，必須經(jīng)過預(yù)處理方能保證后續(xù)水處理設(shè)施的正常運(yùn)行。 3 有機(jī)物濃度 有機(jī)物濃度高，一般情況下 COD6000mg/L，BOD4000mg/L SS（懸浮物） 含有大量的果渣、果肉、果屑等物質(zhì)，一般情況下 SS4000mg/L 黏性 含有果膠等膠體，廢水黏性大 水質(zhì)、水量變化 由于加工品種及產(chǎn)量經(jīng)常變化，導(dǎo)致排放不均勻、水 質(zhì)水量變化大， COD 變化值高時可達(dá)20213000mg/L， SS變化值可達(dá) 10002021mg/L。 PH 果汁廢水中含有大量果酸，因此 PH 較低，最低時可達(dá) 左右 營養(yǎng)元素 營養(yǎng)成分單一， C:N 較高，缺乏氮、磷元素 水溫 2025 攝氏度 二．研究背景與意義 水是生命之源，是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是不可替代的寶貴資源。 我國 卻 是一個水資源十分短缺的國家，人均水資源 占有量僅 為 世界平均水 平的四分之一 ，嚴(yán)重制約著我國社會主義經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。經(jīng)濟(jì)的騰飛是以環(huán)境的代價為前提的。隨著近代我國社會主義經(jīng)濟(jì)的騰飛，社會主義工業(yè)呈現(xiàn)飛速發(fā)展，水資源污染尤其是工業(yè)廢水污染也嚴(yán)重惡化。工業(yè)廢水的污染以其污染大、污染物濃度高、廢水排放量大、廢水中含有多種有毒有害物質(zhì)、廢水成分復(fù)雜以及水量變化大等特點(diǎn)而成為目前我們所面臨的主要問題。 果汁廢水主要來自沖洗水果、粉碎、榨汁等工序，罐裝工段的洗瓶、滅菌、破瓶損耗和地面沖洗等環(huán)節(jié) 。 廢水中含有較高濃度的糖類、果膠、果渣及水溶物和纖維素、果酸、單寧、礦物鹽等果汁 廢水的水質(zhì)和水 量在不同季節(jié)有一定差別，處于高峰流量時的 果汁 廢水，有機(jī)物含量也處于高峰。鑒于 果汁 廢水自身的特性， 果汁 廢水不能直接排4 入水體， 因此果汁廢水的處理是工業(yè)廢水處理中重要的一個方面。 三．本設(shè)計工程概況 表 廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn) 項目 CODCr(mg/L) BOD5(mg/L) SS(mg/L) pH 原水 12021 8000 8000 5～ 12 排放標(biāo)準(zhǔn) ≤ 100 ≤ 30 ≤ 70 6～ 9 5 第二章 工藝路線的確定及選擇依據(jù) 處理方法比較 果汁廢水中大量的污染物是溶解性的糖 類、果酸，這些物質(zhì)具有良好的生物可降解性，處理方法主要是生物氧化法。有以下幾種常用方法處理。 （一）好氧處理工藝 高濃度有機(jī)廢水處理主要采用好氧處理工藝，主要由普通活性污泥法、生物 濾池法、接觸氧化法和 SBR 法。傳統(tǒng)的活性污泥法由于產(chǎn)泥量大，脫氮除磷能力差，操作技術(shù)要求嚴(yán)，目前已被其他工藝代替。近年來， SBR 和氧化溝工藝得到了很大程度的發(fā)展和應(yīng)用。 SBR工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行方式靈活，脫氮除磷效果好，工藝簡單，自動化程度高，節(jié)省費(fèi)用，反應(yīng)推動力大，能有效防止絲狀菌的膨脹。 CASS 工藝 (循環(huán)式活性污泥 法 )是對 SBR 方法的改進(jìn)。該工藝簡單，占地面積小，投資較低；有機(jī)物去除率高，出水水質(zhì)好，具有脫氮除磷的功能，運(yùn)行可靠，不易發(fā)生污泥膨脹，運(yùn)行費(fèi)用省。 （二）水解 — 好氧處理工藝 水解酸化可以使廢水中的大分子難降解有機(jī)物轉(zhuǎn)變成為小分子易降解的有機(jī)物，出水的可生化性能得到改善，這使得好氧處理單元的停留時間小于傳統(tǒng)的工藝。與此同時，懸浮物質(zhì)被水解為可溶性物質(zhì)，使污泥得到處理。水解反應(yīng)工藝式一種預(yù)處理工藝，其后面可以采用各種好氧工藝，如活性污泥法、接觸氧化法、氧化溝和 SBR 等。廢水經(jīng)水解酸化后進(jìn)行接觸氧化處理，具有顯 著的節(jié)能效果，COD/BOD 值增大，廢水的可生化性增加，可充分發(fā)揮后續(xù)好氧生物處理的作用，提高生物處理廢水的效率。因此，比完全好氧處理經(jīng)濟(jì)一些。 （三）厭氧 — 好氧聯(lián)合處理技術(shù) 厭氧處理技術(shù)是一種有效去除有機(jī)污染物并使其碳化的技術(shù)，它將有機(jī)化合物轉(zhuǎn)變?yōu)榧淄楹投趸?。對處理中高濃度的廢水，厭氧比好氧處理不僅運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低，而且可回收沼氣；所需反應(yīng)器體積更??；能耗低，約為好氧處理工藝的 10%～ 15%；產(chǎn)泥量少，約為好氧處理的10%～ 15%；對營養(yǎng)物需求低；既可應(yīng)用于小規(guī)模，也可應(yīng)用大規(guī)模。 厭氧法的缺點(diǎn)式不能去除 氮、磷，出水往往不達(dá)標(biāo)，因此常常需對厭氧處理后的廢水進(jìn)一步用好氧的方法進(jìn)行處理，使出水達(dá)標(biāo)。 6 常用的厭氧反應(yīng)器有 UASB、 AF、 FASB 等， UASB 反應(yīng)器與其他反應(yīng)器相比有以下優(yōu)點(diǎn)： ①沉降性能良好，不設(shè)沉淀池，無需污泥回流 ②不填載體，構(gòu)造簡單節(jié)省造價 ③由于消化產(chǎn)氣作用，污泥上浮造成一定的攪拌，因而不設(shè)攪拌設(shè)備 ④污泥濃度和有機(jī)負(fù)荷高，停留時間短 同時，由于大幅度減少了進(jìn)入好氧處理階段的有機(jī)物量，因此降低了好氧處理階段的曝氣能耗和剩余污泥產(chǎn)量，從而使整個廢水處理過程的費(fèi)用大幅度減少。 （四）不同處理系統(tǒng) 的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 不同處理方法的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)比較，見表 11。 表 11 不同處理方法的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)比較 處理方法 主要技術(shù)、經(jīng)濟(jì)特點(diǎn) 好 氧 工 藝 生物接觸氧化法 采用兩級接觸氧化工藝，可防止高糖含量廢水引起污泥膨脹現(xiàn)象；但需要填料過大，不便于運(yùn)輸和裝填，且污泥排放量大 氧化溝 工藝簡單，運(yùn)行管理方便，出水水質(zhì)好，但污泥濃度高，污水停留時間長，基建投資大，曝氣效率低，對環(huán)境溫度要求高 SBR 法 占地面積小，機(jī)械設(shè)備少，運(yùn)行費(fèi)用低，操作簡單，自動化程度高；但還需曝氣能耗，污泥產(chǎn)量大。 厭 氧 好氧 工藝 水解 — 好氧技術(shù) 節(jié)能效果顯著，且 BOD/COD 值增大，廢水的可生化性能增加，可縮短總水力停留時間，提高處理效率，剩余污泥量少 UASB— 好氧技術(shù) 技術(shù)上先進(jìn)可行，投資小，運(yùn)行成本低，效果好，可回收能源，產(chǎn)出顆粒污泥產(chǎn)品，由一定收益；操作要求嚴(yán) 從表中可以看出厭氧 — 好氧聯(lián)合處理在啤酒廢水處理方面有較大優(yōu)點(diǎn)，故果汁廢水厭氧 — 好氧處理技術(shù)是最好的選擇。 7 沼氣排泥壓濾間污泥濃縮池排水SBR UASB 沉淀池調(diào)節(jié)池集水池格柵進(jìn)水 果汁廢水先經(jīng)過中格柵去除大雜質(zhì)后進(jìn)入集水池，用污水泵將廢水提升至調(diào)節(jié) 池，在調(diào)節(jié)池進(jìn)行水質(zhì)水量的調(diào)節(jié)。進(jìn)入調(diào)節(jié)池前，根據(jù)在線 PH 計的 PH 值用計量泵將堿性水送入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池的 PH 值在 ～ 之間。調(diào)節(jié)池中出來的水用泵連續(xù)送入混凝沉淀池，在混凝沉淀池中進(jìn)行混凝，然后用水泵將水送入 UASB 反應(yīng)器進(jìn)行厭氧消化，降低有機(jī)物濃度。厭氧處理過程中產(chǎn)生的沼氣被收集到沼氣柜。UASB 反應(yīng)器內(nèi)的污水流入 SBR 池中進(jìn)行好氧處理，而后達(dá)標(biāo)出水。來自，調(diào)節(jié)池，混凝沉淀池， UASB 反應(yīng)器、 SBR 反應(yīng)池的剩余污泥先收集到集泥井，在由污泥提升泵提升到污泥濃縮池內(nèi)被濃縮，濃縮后進(jìn)入污泥脫水機(jī)房，進(jìn)一步 降低污泥的含水率，實現(xiàn)污泥的減量化。污泥脫水后形成泥餅，裝車外運(yùn)處置。 8 第三章 設(shè)計原則及設(shè)計規(guī)范 一、設(shè)計原則 執(zhí)行國家環(huán)境保護(hù)的政策，符合國家和地方有關(guān)的法規(guī)、規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，污水經(jīng)處理后達(dá)標(biāo)排放。 根據(jù)企業(yè)規(guī)劃和實際情況，力求做到系統(tǒng)布局合理，節(jié)省投資，又便于運(yùn)行管理，充分發(fā)揮工程投資效益 . 采用高效、節(jié)能、先進(jìn)、可靠的污水處理新工藝、新技術(shù)，實現(xiàn)污水處理站的低耗高效。 在已建成相同類型處理站的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，盡可能降低投資和運(yùn)行費(fèi)用。 操作管理方便，操作人員的勞動強(qiáng)度低 。 污水處理系統(tǒng)適合生產(chǎn)性變化。 二、設(shè)計規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn) 《室外排水設(shè)計規(guī)范》 GB501012021 《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》 GB89781996 《給水排水工程結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》 GB 500069－ 2021 國家現(xiàn)行的建設(shè)項目環(huán)境保護(hù)法規(guī)、條例； 其他有關(guān)設(shè)計規(guī)范 9 設(shè)計計算書 一、 預(yù)計處理效果 表 廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn) 項目 CODCr(mg/L) BOD5(mg/L) SS(mg/L) pH 原水 12021 8000 8000 5～ 12 排放標(biāo) 準(zhǔn) ≤ 100 ≤ 30 ≤ 70 6～ 9 二、 工藝流程圖 沼氣排泥壓濾間污泥濃縮池排水SBR UASB 沉淀池調(diào)節(jié)池集水池格柵進(jìn)水 10 第一節(jié) 格柵的設(shè)計計算 一 、 設(shè)計說明 格柵由一組平行的金屬柵條或篩網(wǎng)制成，安裝在廢水渠道的進(jìn)口處，用于截留較大的懸浮物或漂浮物，主要對水泵起保護(hù)作用，另 外可減輕后續(xù)構(gòu)筑物的處 理負(fù)荷。 二、設(shè)計參數(shù) 取中格柵；柵條間隙 d=10mm； 柵前水深 h=；過柵流速 v=； 安裝傾角α =45176。；設(shè)計流量 Q=2500m3/d=三 、 設(shè)計計算 H1 hh 2h 1h 1hHB1B11B1500 10 00 2H 1tg圖2 .1 格柵 設(shè)計計算草圖 （一）柵條間隙數(shù) (n) max sinQan bhv= 式中： Q 設(shè)計流量， m3/s α 格柵傾角，度 b 柵條間隙， m h 柵 前水深， m 11 v 過柵流速， m/s n = 取 n=11 條 （二）柵槽有效寬度 (B) 設(shè)計采用φ 20 圓鋼為柵條 ,即 s= B=S(n1)+en 式中： S 格條寬度， m n 格柵 間隙數(shù) b 柵條間隙， m B=( 111)+ 11 = （三）進(jìn)水渠道漸寬部分長度 (l1) 設(shè)進(jìn)水渠道內(nèi)流 速為 ,則進(jìn)水渠道寬 B1=, 漸寬部